传统的生物合成实验操作都由研究人员亲自动手完成,不仅繁琐,还耗费大量的等待时间。随着自动化技术成本的降低以及智能程度的提高,在生物合成实验中,通过将工业4.0的理念引入生物合成实验当中,用自动化机器替代人,将大幅提升实验效率及操作灵敏度。随着科学技术的不断发展,机器人在中国的工业生产、医疗卫生、军事活动和家庭服务中都得到了迅速的发展和应用,其中由于串联机械臂模拟人的手臂而更加灵活、通用性强和易于控制的特点而获得了较大的发展,在工业生产中也得到了广泛的应用。在机械臂的研究领域中避障路径规划是研究的关键技术之一,其控制效果的好坏直接影响着机械臂的运动精度及控制效果。因此,开展机械臂的避障路径规划对机械臂的运动控制的研究具有重要的学术意义与应用价值。本文以六自由度机械臂为研究对象,主要针对机械臂的运动学,机械臂和障碍物的碰撞检测,以及对机械臂的避障路径规划算法进行了系统研究。论文首先利用D-H法对六自由度机械臂建立了运动学模型,并在此模型的基础上对六自由度机械臂的正运动学公式进行推导。然后采用机械臂变换矩阵的逆矩阵进行了其逆运动学的分析和求解,得出了多组逆解,最后通过机械臂实际运行工况及各关节角运动范围对得到的多组逆解进行了筛选。其次根据机械臂的形状特点,采用了包围球、AABB包围盒、OBB包围盒三种包络方法,分析了机械臂进行路径规划过程中可能存在的与障碍物之间的碰撞检测问题,计算得到了机械臂与障碍物空间位置关系下的碰撞检测结果。同时将路径规划方法中的人工势场算法进行了详细的分析和研究,并将其应用于六自由度机械臂的运动控制。最后,本文在ABB IRB1200型六自由度机械臂和虚拟仿真系统上进行了上述理论的验证。结果表明机械臂在有障碍物的条件下可以实现有效的路径规划。